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COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL MUCÍLAGO DE CAFÉ,
SEGÚN EL TIEMPO DE FERMENTACIÓN
Y REFRIGERACIÓN
Gloria Inés Puerta-Quintero*; Sara Ríos-Arias**
RESUMEN
PUERTA Q., G.I.; RÍOS A., S. Composición química del mucílago de café, según el tiempo de fermentación
y refrigeración. Cenicafé 62 (2): 23-40. 2011
En Colombia, la mayoría de los caficultores procesan el café por fermentación y en varias fincas el mucílago
se remueve mecánicamente del grano. Para determinar las degradaciones y estabilidad del mucílago de café
hasta su posible uso y disposición, se cuantificaron los contenidos de agua, cenizas, lípidos, proteínas, azúcares
totales, azúcares reductores, fibra, alcohol, acidez total y el aporte calórico del material fresco, fermentado
a temperatura promedio de 20,5°C y conservado en refrigeración, a 6,6°C, hasta por 74 horas. El mucílago
fresco presentó entre 85% a 91% de agua y entre 6,2% y 7,4% de azúcares, constituidos por 63% de azúcares
reductores. El contenido de azúcares y las levaduras y bacterias del mucílago de café explican su propiedad
perecedera, y la ocurrencia de su fermentación natural. Durante la fermentación a temperatura ambiente, los
azúcares totales y reductores del mucílago de café disminuyeron, aumentó la acidez, se formó el etanol y se
degradaron los lípidos. En refrigeración estos cambios fueron más lentos y se retrasaron las fermentaciones
alcohólica y láctica, y se conservaron hasta por 24 horas las características del mucílago de café. La refrigeración
se recomienda para el almacenamiento del mucílago de café hasta su utilización como sustrato de fermentación
o en otros procesos agrícolas, industriales o pecuarios, también como forma de conservación del café despulpado
hasta su procesamiento. Los resultados de esta investigación contribuyen al conocimiento sobre la química y
la cinética de la fermentación del café.
Palabras clave: Beneficio, almacenamiento, azúcares reductores, alcohol, acidez, calorías.
ABSTRACT
In Colombia, most coffee growers process coffee by fermentation and in several farms, the mucilage is
removed mechanically from the grain. In order to determine the degradation and stability of coffee mucilage
until its possible use and disposal, the contents of water, ash, lipids, proteins, total sugars, reducing sugars,
fiber, alcohol, total acidity and caloric intake of the fresh material, fermented at an average temperature of
20.5°C and stored under refrigeration at 6.6°C for up to 74 hours were quantified. The raw mucilage showed
between 85% and 91% of water and between 6.2% and 7.4% of sugars, which consisted of 63% of reducing
sugars. The content of sugars, as well as the yeasts and bacteria from coffee mucilage, explain their perishable
property and the occurrence of its natural fermentation. During fermentation at room temperature, the total
and reducing coffee mucilage sugars dropped, the acidity increased, ethanol was formed, and the lipids were
degraded. These changes were slower under refrigeration conditions, alcoholic and lactic fermentations were
also delayed, and coffee mucilage features were preserved up to 24 hours. Refrigeration is recommended for
storing coffee mucilage until it is used as fermentation substrate or in other agricultural, industrial or livestock
processes, it is also a way of preserving pulped coffee until it is processed. The results of this research contribute
to knowledge about the chemistry and kinetics of coffee fermentation.
Keywords: Processing, storage, reducing sugars, alcohol, acidity, calories.
∗
Investigador Científico III. Disciplina de Calidad. Centro Nacional de Investigaciones de Café, Cenicafé. Manizales, Caldas,
Colombia.
∗*
Tecnóloga Química. Auxiliar IV de Investigación (hasta 1999). Disciplina de Química Industrial. Centro Nacional de
Investigaciones de Café, Cenicafé. Manizales, Caldas, Colombia.
Cenicafé, 62(2):23-40. 2011
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En los países cafeteros se han usado diversos
métodos, prácticas y condiciones de beneficio
para retirar el mucílago del grano de
café. En Colombia, el café se procesa en
las fincas por el método húmedo, y la
mayoría de los caficultores usan el proceso
de fermentación con el fin de separar
el mucílago de los granos, para lo cual
dejan los granos despulpados sin agua, en
tanques abiertos, otros adicionan agua o
dejan los granos inmersos en agua durante
varias horas después de la fermentación.
Además, en algunas fincas grandes, se usa
el desmucilaginador mecánico para remover
el mucílago de café, y así se obtiene un
residuo en menor tiempo, comparado con la
fermentación, pero que es necesario disponer
o utilizar de forma adecuada, para evitar su
vertimiento directo a las fuentes de agua.
Torulopsis, Candida y Rhodotorula, así
como bacterias lácticas Lactobacillus y
Streptococcus, y otras bacterias y hongos
(3, 8, 21, 22, 26). El recuento y tipos de
microorganismos en la fermentación del café
dependen de los contenidos en la cereza y
mucílago y de las condiciones ambientales,
como la temperatura y gases, entre otros
(24, 25, 31).
El mucílago y las mieles fermentadas de
café se generan en forma discontinua, en
cantidades que dependen de la producción
de café, en cada época y zona cafetera
colombiana. Así mismo, las cantidades
de mucílago en los frutos y granos de
café varían con la madurez del fruto, es
así como los frutos maduros y frescos
contienen en promedio 10,4% (entre 1,1%
y 27,3%) en peso de mucílago y los granos
despulpados un 18,8%. En consecuencia,
por cada tonelada de café cereza que se
procese en la finca pueden obtenerse entre
80 y 140 kilogramos de mucílago, según
la madurez y la cantidad de agua usada en
el desmucilaginado mecánico.
La refrigeración, la congelación y el
enfriamiento se usan precisamente como
métodos para conservar las características
de los alimentos y productos durante el
almacenamiento. La refrigeración consiste
en mantener los productos a temperaturas
bajas, en general de 1 a 8°C, este método
permite retrasar la velocidad de degradación,
inhibe el crecimiento de los microorganismos
termófilos y de algunos mesófilos, y así,
disminuye la actividad de las enzimas de
los microorganismos presentes en el sustrato.
Las fermentaciones son procesos
bioquímicos realizados por levaduras, bacterias
y enzimas, que degradan principalmente los
azúcares de los sustratos (24, 30, 31). El
mucílago de café está compuesto esencialmente
por agua, azúcares y sustancias pécticas (12,
15, 19, 20, 29) y contiene principalmente
levaduras de los géneros Saccharomyces,
24
Cenicafé, 62(2):23-40. 2011
Por su composición microbiana y química,
el mucílago se fermenta en forma natural en
las condiciones ambienteales de las zonas
cafeteras que presentan temperaturas que pueden
variar entre el día y la noche de 12 a 34°C.
La velocidad de estas degradaciones depende
del sistema de fermentación y la temperatura
externa también influye en el desarrollo y
metabolismo de los microorganismos.
Se han desarrollado varios estudios sobre
los posibles usos del mucílago de café como
materia prima en la producción de etanol,
pectinas, alimentación animal, entre otros (1,
2, 3, 9, 10, 12, 13, 16, 27, 28), y también
se encuentran algunas publicaciones sobre
la composición química de este subproducto
(3, 12, 13, 15, 19, 20).
Para determinar las degradaciones y
estabilidad de este residuo hasta su posible uso
y disposición, se cuantificaron los contenidos
de agua, cenizas, lípidos, proteínas, azúcares
totales y reductores, fibra, alcohol, acidez
total y el aporte calórico del mucílago de café
fresco, fermentado a temperatura promedio
de 20,5°C y conservado en refrigeración
a 6,6°C, por tiempos sucesivos de hasta
74 horas.
MATERIALES Y MÉTODOS
Localización. El experimento se realizó en los
laboratorios de Cenicafé, Manizales (Caldas),
localizados a 5° 00' latitud Norte, 75° 36'
longitud Oeste y 1.310 m de altitud, con un
promedio de temperatura 20,7°C, temperatura
máxima de 27,4°C, temperatura mínima de
16,5°C y humedad relativa del 78%.
Origen del café. Se procesaron muestras de
Coffea arabica L. variedad Colombia de fruto
rojo. El café fue cultivado en fincas ubicadas
en Chinchiná y en lotes experimentales de
la Estación Central Naranjal localizada en
Chinchiná, a 04° 58' latitud Norte, 75° 39'
longitud Oeste, 1.381 m de altitud, donde
se presentan las siguientes condiciones
climáticas: temperatura 21,3°C, humedad
relativa 78%, precipitación anual de 2.634
mm, con 237 días de lluvia y 1.690 horas
de brillo solar.
Beneficio del café. Para obtener la mayor
cantidad de frutos de café maduros, las
cerezas se recolectaron de forma selectiva,
en fechas de acuerdo a las floraciones.
Luego, en el beneficiadero, cada lote de café
recibido se pasó por una zaranda de motor
y por selección manual, para retirar frutos
verdes, secos y pintones, después el café se
despulpó sin agua y se pasó por una zaranda
de motor para retirar pulpas y frutos sin
despulpar, posteriormente se desmucilaginó
mecánicamente en un equipo con capacidad
de carga de 600 kg/h de café cereza y un
flujo de agua de 1,6 L/min.
El mucílago obtenido se fermentó en canecas
plásticas, en sistemas discontinuos, estáticos y
abiertos. Durante los días de ejecución de esta
investigación, la temperatura del aire varió de
15,4 a 30,5°C (promedio 20,5°C), humedad
relativa del 81,7% (37,0% a 98,0%), según
datos climáticos de Cenicafé. La temperatura
de almacenamiento en refrigeración varió
entre 4,8 y 8,0°C y la humedad relativa de
51,2% a 65,0% (promedios 6,6°C y 58%,
respectivamente), mediciones efectuadas con
termohigrómetro.
Diseño experimental. Se evaluaron 20
tratamientos, en un diseño completamente
aleatorio, con arreglo factorial, dos condiciones
de temperatura, ambiente y refrigeración,
por diez tiempos sucesivos de fermentación
y refrigeración del mucílago de café (Tabla
1); el experimento se repitió dos veces. La
unidad experimental para la fermentación
fue de 50 kg de mucílago de café.
Análisis químicos del mucílago. De cada
fermentador y hora de tratamiento se sacaron
por duplicado 2 kg de mucílago y se batieron
por porciones, en una licuadora doméstica,
durante 2 min., la mezcla se pasó por un
cedazo para retirar las impurezas gruesas y,
luego, se tomaron muestras en las cantidades
requeridas para cada análisis.
Variables medidas. En el mucílago fresco,
fermentado y refrigerado se midieron los
contenidos de agua, cenizas, K, P, Ca, Mg,
Mn, Fe, Cu, Zn, lípidos, nitrógeno, azúcares
totales y reductores, fibra, alcohol, acidez
total y el aporte calórico.
La proteína se estimó con el contenido de
nitrógeno y el factor 6,25. Las calorías del
mucílago se cuantificaron como la suma de las
calorías suministradas por los carbohidratos,
proteínas totales, lípidos y alcoholes, mediante
las relaciones 4 cal/g para carbohidratos,
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Tabla 1. Tratamientos y tiempos de fermentación y refrigeración del mucílago de café.
Tratamiento
Amb-0
Condición de temperatura
Ambiente
Tiempo (h)
0
Amb-4
Ambiente
4
Amb-8
Ambiente
8
Amb-20
Ambiente
20
Amb-26
Ambiente
26
Amb-31
Ambiente
31
Amb-44
Ambiente
44
Amb-52
Ambiente
52
Amb-68
Ambiente
68
Amb-74
Ambiente
74
Refri-0
Refrigeración
0
Refri-4
Refrigeración
4
Refri-8
refrigeración
8
Refri-20
refrigeración
20
Refri-26
refrigeración
26
Refri-31
refrigeración
31
Refri-44
refrigeración
44
Refri-52
refrigeración
52
Refri-68
refrigeración
68
Refri-74
refrigeración
74
4 para proteínas, 9 para lípidos y 7 para
alcoholes. Los carbohidratos se estimaron
como la diferencia entre 100, la humedad,
las cenizas, los compuestos orgánicos y el
estimado del dióxido de carbono producido
en las fermentaciones del mucílago; las
sustancias pécticas como la diferencia entre
el contenido de carbohidratos y los azúcares
totales y la fibra.
Se siguieron los métodos de la A.O.A.C.
(5). Todas las metodologías se estandarizaron
previamente en el laboratorio con muestras
de mucílago fresco, refrigerado y fermentado.
En la Tabla 2 se indican las unidades de los
resultados para cada variable medida.
26
Cenicafé, 62(2):23-40. 2011
Análisis de resultados. Se determinaron
promedio, mínimo, máximo y la desviación
típica para cada variable, tiempo y condición,
análisis de varianza y comparación de las
medias con la prueba T entre las condiciones
para cada tiempo, y mediante la discriminación
Duncan entre los tiempos para cada condición,
a un nivel de significancia del 5%.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En la Figura 1 se observan los contenidos
de los compuestos químicos del mucílago de
café fresco, obtenido mecánicamente con 1,6
L de agua por minuto. El mucílago fresco
presentó en promedio 89,1% de agua, de
Tabla 2. Métodos de determinación de los componentes químicos del mucílago de café.
Determinación
química
Unidad
Método
Cantidad
de muestra
Equipo
Humedad
%, b.h.*
Desecación en estufa A.O.A.C.
925.45
5g
Estufa
Cenizas
%, b.s. **
Calcinación a 500°C
A.O.A.C. 7.009/84, 942.05/90,
900.02, 44.1.05.D
2g
Mufla
Minerales K, P,
Ca, Mg Mn, Fe,
Cu, Zn
%, b.s.
Digestión ácida de cenizas
Espectrometría de absorción
atómica
A.O.A.C. 990.08
Lípidos
% ,b.s.
Extracción con bencina
A.O.A.C. 7.060/84, 920.39/90
1 g seco
Extractor de grasas
Soxhlet
Nitrógeno total
%, b.h.
Kjeldahl
A.O.A.C. 973.48
5g
Digestor y
titulador
Fibertec
Cenizas
Espectrofotómetro
obtenidas de
de absorción
2g
atómica
Fibra cruda
%, b.s.
A.O.A.C. 7.066/84, 962.09/90
El residuo
libre de
grasa
obtenido de
1 g seco
Azúcares totales
%, b.h.
Método de Lane Eynon con
hidrólisis ácida.
A.O.A.C. 31.034/84, 923.09
20 g
Buretas, plancha
de calentamiento
Azúcares
reductores
%, b.h.
Método de Lane Eynon.
A.O.A.C. 31.034/84, 923.09
15 g
Buretas, plancha
de calentamiento
Almidón
mg/mL
Reacción con yodo
A.O.A.C. 935.24, 27
1 mL
Beaker, gotero
Acidez total
mg CaCO3/L
mucílago, b.h.
Reacción con yodo
A.O.A.C. 935.24, 27
5 mL
Titulador
%, b.h.
Oxidación con dicromato y
titulación con sulfato ferroso
amonio
A.O.A.C.969.12
25 g
Destilador y
Titulador
Alcoholes
*b.h. base húmeda, **b.s. base seca
esta forma es un sustrato para fermentación
muy húmedo al compararlo con la pulpa
de café, que contiene 74,8% a 76,7% (9,
15), la caña de azúcar de 73% a 76% y
las uvas 78,5%. El promedio medido del
contenido de humedad del mucílago de café
fue mayor que los valores reportados por
Martínez (19) y por Calle (13), 84,2% y
75,0%, respectivamente; por su parte, Rolz
et al. (29), presentan valores entre 79,9%
y 93,6%, y Arias y Ruiz (3), obtuvieron
valores de 87,9% y 92,2% de agua en el
mucílago de café. Estas diferencias pueden
deberse a la madurez del fruto y también
por el agua adicionada en el procesamiento
del café y en el desmucilaginado mecánico.
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27
12
10
8,55
8
%6
Mínimo
Promedio
Máximo
4
2
0,43
0
Cenizas
0,93
Proteínas
0,12
Lípidos
Carbohidratos
0,17
0,12
Acidos
(Láctico)
Alcohol
(Etanol)
Figura 1. Composición química del mucílago de café, en base húmeda.
La materia seca representó del 9,0% al
14,9% del peso del mucílago de café fresco,
conformada principalmente por carbohidratos,
con un valor promedio de 81,4%, seguido de
los compuestos nitrogenados con 8,7% y las
cenizas con 4,04% en base seca (b.s.). La materia
seca del mucílago de café disminuyó durante
la fermentación, debido a las degradaciones
de la materia orgánica y a la producción y
emisión del dióxido de carbono.
La composición química inicial del
mucílago de café fresco, procesado en
condiciones ambiente y en refrigeración
no presentó diferencias significativas. Por
el contrario, entre la fermentación y la
refrigeración se presentaron deferencias en
las degradaciones de las sustancias químicas
contenidas en el mucílago de café. En la
Figura 2 se presenta la variación de los
contenidos de humedad, cenizas, proteínas,
lípidos, fibra, azúcares totales y reductores
del mucílago de café, durante la fermentación
a temperatura ambiente promedio de 20,5°C
y en refrigeración a temperatura promedio
de 6,6°C, hasta por 74 horas. Igualmente, se
28
Cenicafé, 62(2):23-40. 2011
presentan las ecuaciones de ajuste exponencial
para las degradaciones de los compuestos
del mucílago de café en el tiempo.
Agua. En la condición ambiente, el promedio
del contenido de humedad del mucílago
de café varió de 88,6% inicial al 92,4% a
las 74 horas de fermentación, y presentó
el menor valor promedio (87,7%) a las 31
horas, que podría deberse a evaporación del
agua durante la fermentación, debido a los
cambios de temperatura ambiente entre el día
y la noche. Posteriormente, se registró un
aumento significativo del contenido de agua
con el tiempo de fermentación del mucílago
desde las 44 horas (Tabla 3), el cual se debe
a la formación de agua en la oxidación del
etanol obtenido de la fermentación alcohólica
y también al agua producida en la respiración
celular de los microorganismos (24).
En refrigeración, la humedad del mucílago
de café se mantuvo entre 88,6% y 90,4%,
sin cambios estadísticamente significativos en
el tiempo. Entre condiciones se presentaron
diferencias significativas en la humedad
promedio del mucílago de café a las 8
horas con un valor mayor en el refrigerado
de 90,18%, y a las 68 horas con un valor
mayor en la condición ambiente de 92,6%.
Ca y 0,64% de Fe en el mucílago, valores
muy altos con respecto a los encontrados
en este estudio.
Cenizas. Representaron en promedio el
0,43% del peso del mucílago húmedo fresco,
2,95% a 4,62% en base seca. Por su parte,
Martínez (19) reportó 0,65% de cenizas en
base húmeda en el mucílago de café, Calle
(13) 2,7% en b.s., y Pee y Castelein (22)
citan 0,845% en b.h. de datos de Coleman
et al. (1955) y 4,12% en b.s. de datos de
Nadal (1959), mientras que Arias y Ruiz
(3) presentaron valores de 0,33% y 0,35%
de cenizas en b.h. Estas diferencias pueden
deberse a las variedades usadas en estos
estudios.
Se hallaron diferencias significativas entre
las condiciones, ambiente y refrigeración a
las 4 horas para el contenido de P y Mn, con
un mayor valor en el mucílago fermentado;
a las 8 h hubo mayor contenido de Fe, en
refrigeración; a las 26 h mayor contenido
de Mn en condiciones ambiente; a las 44
h el Fe fue mayor en refrigeración; a las
52 h el Zn fue mayor en ambiente; a las
68 h fueron mayores los contenido de Mg
y Cu a temperatura ambiente, y a las 74
h el K, P, Ca, Mn y Cu presentaron los
mayores valores promedio en la condición
ambiente.
El contenido de cenizas del mucílago
de café no varió estadísticamente en el
tiempo y se mantuvo entre 0,42% y 0,47%
en refrigeración y entre 0,42% y 0,53% en
ambiente. El mucílago de café presentó en
promedio 1,60% de K, 0,21% de Ca, 0,10%
de P, 0,08% de Mg, 0,040% de Fe, 0,007%
de Zn, 0,004% de Mn y 0,002% de Cu, (en
base seca). Martínez (19) reportó 1,63% de
Lípidos. Representaron en promedio el
0,12% del peso del mucílago fresco (0,86%
a 1,45% en base seca). A temperatura
ambiente los lípidos del mucílago de café
se degradaron durante la fermentación, con
un decrecimiento en función exponencial
de la concentración de lípidos a través del
tiempo, con un coeficiente de determinación
de 0,98, así mismo, se presentaron cambios
Tabla 3. Promedio de la humedad del mucílago de café, según el tiempo de fermentación, a temperatura ambiente.
Tiempo de fermentación
(hora)
0
4
8
20
26
31
44
52
68
74
Humedad (%)
Promedio*
Desviación típica
88,6 cd
88,3 cd
87,8 d
88,7 cd
89,4 bcd
87,7 d
90,7 abc
91,5 ab
92,6 a
92,4 a
2,2
1,6
1,4
1,7
1,8
1,3
1,7
1,6
1,2
1,1
* Valores con letras distintas indican diferencias estadísticas, Duncan, nivel significancia 5%
Cenicafé, 62(2):23-40. 2011
29
Humedad
100
H = 87,7* e0,0007*t
R2 = 0,82
95
0,8
% 90
0,6
%
0,4
85
80
0,2
0
0,0
20
40
60
80
Tiempos de fermentación, horas
Lip = 0,109e-0,019*t
R2 = 0,98
0,15
0,9
20
40
60
80
Tiempos de fermentación, horas
Lípidos
0,20
1,2
% 0,10
0,6
00,5
0,3
0,0
0
Proteína
1,5
%
Cenizas
1,0
0
0,00
20
40
60
80
Tiempos de fermentación, horas
Fibra
1,6
0
Azúcares totales
9
1,2
20
40
60
80
Tiempos de fermentación, horas
6
% 0,8
%
3
0,4
0,0
0
0
20
40
60
80
Tiempos de fermentación, horas
Máximo en ambiente
4
Mínimo en ambiente
3
Promedio en refrigeración
2
1
20
40
60
80
Tiempos de fermentación, horas
Azúcares reductores
5
%
0
Promedio en ambiente
0
20
40
60
80
Tiempos de fermentación, horas
Figura 2. Contenido de humedad, cenizas, proteínas, lípidos, fibra, azúcares totales y reductores del mucílago de
café durante la fermentación (porcentajes en base húmeda), en condiciones ambiente (15,4 a 30,5°C, promedio
20,5°C, humedad relativa 37,0% a 98,0%, promedio de 81,7%) y en refrigeración (4,8 a 8,0°C y 51,2% a 65,0%
de humedad relativa, promedios 6,6°C y 58%).
significativos de su contenido desde las 4
horas y a las 20 y 44 horas (Tabla 4), estas
degradaciones indican actividad de lipasas
en el sustrato en fermentación.
30
Cenicafé, 62(2):23-40. 2011
En refrigeración, la degradación de los
lípidos fue más lenta, así, a las 20 horas
de fermentación en el ambiente se había
descompuesto cerca del 40% de los lípidos
Tabla 4. Promedios de los lípidos del mucílago de
café, según el tiempo de fermentación, a temperatura
ambiente.
Tiempo de fermentación
(Horas)
Lípidos(%)
(Promedio)
0
4
8
20
26
31
44
52
68
74
0,126 a
0,095 b
0,086 bc
0,072 cd
0,061 de
0,065 cde
0,043 ef
0,037 f
0,029 f
0,027f
a 0,49% a 1,15% b.h. de proteína, lo mismo
que Menchú y Rolz (20) con 0,93% en b.h.,
y Rodríguez y Ríos (27) con 9,27% b.s.,
valores que concuerdan con los registrados
en este estudio. Pee y Castelein (22) citan
los contenidos de nitrógeno reportados por
Coleman et al. (1955) y Nadal (1959), con
valores de 0,13%, y 9,07%, respectivamente,
pero no indican si estas concentraciones se
expresan en base seca o húmeda.
del mucílago, y a condiciones refrigeradas un
16%; desde las 8 horas los contenidos en el
mucílago fermentado fueron significativamente
menores que los del refrigerado (Tabla 5).
Las proteínas son constituyentes de las
enzimas y también aportan nitrógeno y azufre
para el desarrollo de los microorganismos.
En el estudio no se registraron cambios
significativos en la concentración de las
proteínas del mucílago de café durante la
fermentación ni durante la refrigeración,
con promedios que variaron entre 0,82% y
1,05% b.h.; solamente se observó un mayor
valor promedio a las 74 h en el mucílago
fermentado con respecto al refrigerado.
Proteínas. Conformaron el 0,93% del peso
húmedo del mucílago de café maduro (6,37%
a 9,52%, en base seca). Rolz et al. (29)
reportan contenidos de nitrógeno equivalentes
Carbohidratos. Constituyeron del 7,50% a
9,82% del peso del mucílago fresco, que
correspondió del 82,7% al 83,7% de la materia
seca. Los carbohidratos del mucílago de café
*Valores con letras distintas indican diferencias estadísticas,
Duncan, nivel significancia 5%.
Tabla 5. Promedios de los lípidos del mucílago de café, de acuerdo a la condición ambiente o refrigeración,
según el tiempo de fermentación.
Tiempo
(horas)
0
Lípidos (% b.h.)
Refrigerado
Ambiente
Promedio (%)
Desviación típica (%)
Promedio (%)
Desviación típica (%)
0,122 a
0,022
0,126 a
0,017
4
0,112 a
0,021
0,095 a
0,011
8
0,107 a
0,016
0,086 b
0,004
20
0,102 a
0,016
0,072 b
0,005
26
0,108 a
0,009
0,061 b
0,007
31
0,121 a
0,021
0,065 b
0,018
44
0,121 a
0,011
0,043 b
0,019
52
0,084 a
0,025
0,037 b
0,019
68
0,109 a
0,033
0,029 b
0,012
74
0,088 a
0,013
0,027 b
0,011
*Valores con letras distintas entre condiciones indican diferencias estadísticas, T nivel significancia 5%.
Cenicafé, 62(2):23-40. 2011
31
fresco estuvieron conformados en promedio
por 47,9% de azúcares reductores, 29,8% de
azúcares no reductores como la sacarosa, 7,3%
de fibra y cerca de 15,0% de sustancias no
fibrosas, como las sustancias pécticas; no se
encontró almidón en el mucílago de café.
Rolz et al. (29) reportaron datos similares
de carbohidratos totales en el mucílago de
café fresco, con valores entre 5,1% a 10,7%.
Durante las fermentaciones, la glucosa y los
monosacáridos son consumidos y fermentados
por las levaduras y bacterias, los disacáridos
son degradados en monosacáridos y varios
polisacáridos son hidrolizados. Sin embargo,
aún después de 74 horas de proceso, no
todos los azúcares del mucílago de café se
fermentaron, ni todas las sustancias pécticas
se degradaron. Por su parte, Avallone et
al. (7) afirman que los polisacáridos del
mucílago de café se descomponen más por
la acidificación del medio que por enzimas.
Azúcares totales. Constituyeron del 6,15%
al 7,40% del peso húmedo del mucílago
(48,01% a 70,48% en base seca) y estuvieron
conformados por 63% de azúcares reductores
y 37% de azúcares no reductores.
Aguirre (1), Pee y Castelein (22), Elías
(15) y Cabrera et al. (12) reportan datos
de Wilbaux (1956) y Picado (1934), con un
contenido de azúcares totales de 45,8% b.s.
para mucílago de café Robusta, y de otra
parte, Pee y Castelein (22) citan 26,09%
de azúcares totales, como dato de Nadal
1959, pero no indican la procedencia de
las muestras. Por el contrario, los datos
reportados por Menchú y Rolz (20), de 7%
b.h. de azúcares totales del mucílago y el
valor de 6,43% b.h. obtenido por Rodríguez
y Ríos (27), concuerdan con los hallados en
el presente estudio.
En la fermentación, los azúcares reductores
del mucílago de café son oxidados por las
levaduras y bacterias lácticas para producir
etanol, ácido láctico y otros compuestos. De
otra parte, los azúcares no reductores son
degradados primero por hidrólisis y luego
por fermentación de los azúcares reductores
obtenidos. Así, la sacarosa se hidroliza
Tabla 6. Promedios de los azúcares totales del mucílago de café, según el tiempo de fermentación y de
refrigeración.
Tiempo de
fermentación
(horas)
0
4
8
20
26
31
44
52
68
74
Azúcares totales (%)
Promedio*
Desviación típica
6,79a
6,32 a
5,64 b
5,36 b
4,75 c
4,29 cd
3,82 d
3,18 e
1,60 f
1,00 g
0,51
0,24
0,45
0,56
0,49
0,23
0,04
0,33
0,31
0,00
Tiempo de
refrigeración
(horas)
0
4
8
20
26
31
44
52
68
74
Azúcares totales (%)
Promedio
Desviación típica
6,54a
5,88 b
5,56 bc
5,61 bc
5,21 cd
5,18 cd
5,13 cd
5,08 cde
4,74 de
4,49 e
0,43
0,61
0,46
0,51
0,23
0,15
0,16
0,32
0,19
0,05
*Valores con letras distintas entre tiempos, para cada condición, indican diferencias estadísticas, según la prueba Duncan, al 5%.
32
Cenicafé, 62(2):23-40. 2011
en el medio ácido de la fermentación, se
invierte y forma glucosa y fructosa que son
fermentables.
Para el mucílago fermentado se encontraron
variaciones significativas del contenido de
azúcares totales a las 8 h, a las 26 horas y
después de 52 horas, mientras que el primer
cambio significativo en la concentración de
azúcares totales en el mucílago refrigerado
se observó a las 4 horas, con una menor
reducción en comparación con el material
que se dejó a temperatura ambiente (Tabla
6). Entre condiciones ambiente hubo cambios
significativos en el promedio de los azúcares
totales a partir de las 31 horas, con un
mayor contenido en el material refrigerado.
Azúcares reductores. Conformaron del
4,00% al 4,61% del peso del mucílago fresco
que correspondió del 28,82% al 45,00% en
base seca. Estos valores son similares a los
reportados por otros autores, así: 4,11% b.h.
por Martínez (19), 30% b.s. por Picado (1934),
citado por Aguirre (1), Pee y Castelein (22),
Elías (15) y Cabrera et al. (12); 5,07% b.h.
promedio obtenido por Rodríguez y Ríos
(27), aunque estos últimos autores también
presentaron en su informe valores de 2,41%
b.h. como valor mínimo. En comparación,
los mostos de uvas industriales contienen
entre el 6,0% y el 12,0% p/v, b. h. de
carbohidratos fermentables.
Los azúcares reductores del mucílago
de café fermentado disminuyeron desde las
primeras horas, con cambios significativos
hasta las 74 horas; este decrecimiento mostró
una relación exponencial entre el porcentaje
de azúcares y el tiempo de fermentación. En
el material refrigerado esta concentración no
varió significativamente hasta las 31 horas,
luego decreció y presentó otros cambios a
las 74 horas (Tabla 7).
Entre condiciones se presentaron cambios
significativos en el promedio de los azúcares
reductores a partir de las 44 horas, con un
mayor contenido en el material refrigerado. Arias
y Ruiz (3) también reportaron disminución de
azúcares reductores durante el almacenamiento
a 4°C.
Tabla 7. Promedios de los azúcares reductores del mucílago de café, según el tiempo de fermentación y de
refrigeración.
Tiempo de
fermentación
(horas)
0
4
8
20
26
31
44
52
68
74
Azúcares totales (%)
Promedio*
Desviación típica
4,16 a
4,08 ab
3,65 abc
3,51 bcd
3,26 cd
2,91 d
2,25 e
1,78 e
1,18 f
0,44 g
0,22
0,23
0,31
0,29
0,40
0,12
0,47
0,86
0,54
0,10
Tiempo de
refrigeración
(horas)
0
4
8
20
26
31
44
52
68
74
Azúcares totales (%)
Promedio
Desviación típica
4,03 a
4,04 a
3,86 a
3,82 a
3,65 a
3,22 b
3,14 b
2,97 bc
2,87 bc
2,56 c
0,03
0,04
0,19
0,17
0,22
0,34
0,36
0,35
0,53
0,35
* Valores con letras distintas entre tiempos para cada condición, indican diferencias estadísticas, según la prueba de Duncan
al 5%.
Cenicafé, 62(2):23-40. 2011
33
Fibra. La fibra del mucílago de café es una
sustancia insoluble que contiene celulosa y
hemicelulosas (7), pero no contiene lignina.
La fibra constituyó del 0,54% al 0,99%
en peso del mucílago fresco y del 5,38%
al 7,46% en base seca, valores que son
inferiores a los reportados como celulosa
por Picado (1934) citado por Aguirre (1),
Pee y Castelein (22), Elías (15) y Cabrera
et al. (12), pero similares al 0,55% b.h. y
6,9% b.s., reportados por Arias y Ruiz (3),
y a 8,9% b.s. de Avallone et al. (7).
La concentración de fibra en el mucílago
fermentado presentó un alto valor a las 31
horas, cuando la humedad del mucílago
disminuyó, y en la refrigeración su contenido
aumentó después de las 20 horas. Entre ambas
condiciones las diferencias fueron significativas
a las 4 h, 8 h y 26 h con respecto al material
fresco y a los tiempos posteriores.
Compuestos pécticos. Constituyen cerca del
5% de las paredes celulares de los vegetales
y comprenden sustancias insolubles en agua
como las protopectinas que tienen todos los
grupos carboxilos esterificados con grupos
metilo (-CH3), los ácidos pécticos no metilados
que contienen ácido D-galacturónico, sus sales
los pectatos de Ca, los ácidos pectínicos
esterificados y sus sales los pectinatos, y
también las pectinas que son solubles en
agua caliente (4, 23, 24).
Las sustancias pécticas conformaron
del 0,57% al 2,02% del peso del mucílago
fresco (5,39% a 17,45% en base seca). Por
su parte, Pee y Castelein (21) reportaron
del 29% al 36% de sustancias pécticas en
el mucílago, según datos encontrados por
Wilbaux en 1937 y 1956, pero no indicaron la
procedencia, calidad, ni proceso de obtención
del mucílago, valores que son mayores a los
encontrados en el presente estudio. Aguirre
(1) cita a Wilbaux en 1937, con 33% de
34
Cenicafé, 62(2):23-40. 2011
sustancias pécticas, Pee y Castelein (22) y
Cabrera et al. (12) presentan datos de 33%
b.s. de Picado (1934), y de 5,77% b.h. de
datos de Nadal (1959); por su parte, Elías
(15) reporta 35,8% de sustancias pécticas.
Por el contrario, los siguientes autores
presentaron datos de compuestos pécticos
en el mucílago de café, similares a los
encontrados en el presente estudio: Martínez
(19) con 0,91% en b.h. de ácido péctico;
Menchu y Rolz (20), con 2,6% b.h. como
ácido galacturónico; Avallone et al. (7) con
16,7% y 17,8% b.s; y Rodríguez y Ríos (27)
de 4,6% a 19,1% en base seca.
Durante la fermentación del mucílago se
observaron variaciones en la concentración
de las sustancias pécticas en el mucílago
fermentado de café, pero no se encontró relación
entre la degradación de estos compuestos
pécticos con el tiempo de proceso. Los
cambios en los contenidos de sustancias
pécticas en el mucílago fermentado se explican
por la actividad de pectinasas naturales del
mucílago, que despolimerizan parcialmente
los compuestos pécticos en el medio ácido
de la fermentación. Las pectinesterasas se
encuentran de forma natural en los tejidos
de las plantas, además, muchas bacterias,
levaduras y hongos producen pectinasas
como protopectinasas, poligalacturonasas,
pectinesterasas y pectinaliasas. En el mucílago
de café se han reportado pectinasas producidas
por bacterias Pseudomonas y Xanthomonas
campestris (14) y por Erwinia herbicola y
Klebsiella pneumoniae (6) y en la pulpa de
café por Bacillus (11).
Así mismo, varias levaduras inclusive
S a c c h a ro m y c e s c e re v i s i a e , p r o d u c e n
poligalacturonasas según Luh y Phaff (1951)
y Agate y Bhat (1966), citados por Pee y
Castelein (21). Estas enzimas tienen actividad
óptima a pH entre 3,5 y 4,5 de acuerdo
con El Sayed (1994) y Abdel et al. (1996),
citados por Arroyo (4). De la degradación
de las sustancias pécticas se forman ácido
galacturónico, ramnosa, galactosa, arabinosa,
xilosa, fucosa, apiosa y otros compuestos
como acetato y metanol.
Acidez total. Es la medida del contenido de
las sustancias ácidas presentes en el mucílago
de café, incluye los ácidos volátiles como
el acético, otros ácidos como el málico,
láctico, cítrico, succínico y otros compuestos.
López et al. (18) reportaron contenidos de
ácido galacturónico, málico, láctico, cítrico y
propiónico en soluciones obtenidas con café
recién despulpado y encontraron variaciones
de la concentración de estos ácidos durante
la fermentación.
La acidez de un litro de mucílago de
café fresco presentó un valor promedio de
969 mg de CaCO3, aumentó con el tiempo
de fermentación, a las 20 horas se triplicó
su valor, y a las 74 horas alcanzó un valor
promedio de 7.000 mg de CaCO 3. Tchana
y Jacquet (32), Rolz et al. (29) y Menchú
y Rolz (20) reportan mayores valores
de la acidez volátil y total del mucílago
fermentado con respecto al mucílago fresco.
Igualmente, Avallone et al. (8) y Jackels
y Jackels (17) encontraron aumento de
ácidos láctico y acético con el tiempo de
fermentación del café.
Los cambios de la acidez del mucílago
de café tuvieron un comportamiento de
crecimiento exponencial en las primeras
horas de fermentación y su valor presentó
variaciones significativas durante la
fermentación (Tabla 8). Esta acidificación se
desarrolló por las bacterias fermentadoras,
principalmente las lácticas que producen
ácido láctico y por el ácido acético que
se produce por bacterias y durante la
acetificación del alcohol (23, 24).
En condiciones de refrigeración, la acidez
se mantuvo por cerca de 20 h como la del
mucílago fresco, luego se incrementó en
forma más lenta que en ambiente, y a las
68 h alcanzó valores promedio de 2.000 mg
CaCO3/L. Así mismo, la acidez del mucílago
de café según la condición se diferenció
desde las 4 horas, con un mayor valor en
la fermentación a temperatura ambiente que
en refrigeración (Tabla 9).
Tabla 8. Promedios de la acidez del mucílago de café, según el tiempo de fermentación y de refrigeración.
Tiempo de
fermentación
(horas)
0
4
8
20
26
31
44
52
68
74
Acidez (mg CaCO3/L)
Promedio*
Desviación típica
969 g
1.481 g
2.159 f
3.350 e
4.330 d
4.913 d
5.725 c
6.125 bc
6.663 ab
7.156 a
112
423
228
406
491
425
456
433
643
645
Tiempo de
refrigeración
(horas)
0
4
8
20
26
31
44
52
68
74
Acidez (mg CaCO3/L)
Promedio
Desviación típica
926 f
940 ef
1.031 ef
1.113 de
1.210 d
1.464 c
1.578 c
1.910 b
2.083 a
2.123 a
61
51
70
31
103
78
83
178
105
115
*Valores con letras distintas para cada condición indican diferencias estadísticas, entre tiempos, según la prueba Duncan, al 5%
Cenicafé, 62(2):23-40. 2011
35
Tabla 9. Promedios de la acidez del mucílago de
café, según la condición de fermentación, ambiente
y refrigeración.
Acidez (mg CaCO3/L)
Tiempo
horas
Refrigerado*
Ambiente
0
4
8
20
26
31
44
52
68
74
926 a
940 b
1.031 b
1.112 b
1.210 b
1.464 b
1.578 b
1.910 b
2.083 b
2.138 b
969 a
1.481 a
2.159 a
3.350 a
4.330 a
4.913 a
5.725 a
6.125 a
6.663 a
7.156 a
esto se debe al consumo del sustrato (el
mucílago), a la reducción de las levaduras, a
las condiciones ácidas y a la misma presencia
del etanol en el sustrato. Después de 44
horas de fermentación, los contenidos de
alcohol fueron significativamente mayores
con respecto al contenido en el mucílago
fresco, y no variaron hasta las 74 horas
(Tabla 10). Jackels y Jackels (17) y Avallone
et al. (8) también reportaron incrementos
de etanol con el tiempo de fermentación
del café.
Alcohol. El promedio del contenido de
etanol en el mucílago fresco fue de 0,12%
p/p. La concentración de alcohol aumentó de
forma exponencial durante la fermentación
a temperatura ambiente y alcanzó valores
promedio de 0,46% a las 74 horas.
Por su parte, en condiciones de refrigeración
la concentración de etanol en el mucílago no
varió de forma significativa con el tiempo de
almacenamiento, y a las 74 horas se encontró
un valor promedio de 0,15% de alcohol en
el mucílago refrigerado. Por consiguiente,
la temperatura inferior a 8°C inhibió el
crecimiento y el metabolismo fermentativo de
las levaduras del mucílago. Entre condiciones
se observaron diferencias significativas en el
contenido de alcohol del mucílago de café
desde las 31 horas (Tabla 11).
En las primeras 20 horas la concentración
del etanol del mucílago aumentó rápidamente,
pero después los cambios fueron más lentos,
Aporte calórico. Las calorías de 100 g
de mucílago de café fresco variaron entre
34,9 y 45,6, que se explican por el alto
*Promedios con letras diferentes entre condiciones indican
diferencias estadísticas, según la prueba T al 5%.
Tabla 10. Promedios del alcohol del mucílago de café, según el tiempo de fermentación y de refrigeración.
Tiempo de
fermentación
(horas)
0
4
8
20
26
31
44
52
68
74
Alcohol (%)
Promedio*
Desviación típica
0,120 d
0,109 d
0,144 cd
0,201 c
0,200 c
0,342 b
0,450 a
0,446 a
0,456 a
0,458 a
0,028
0,033
0,012
0,047
0,087
0,000
0,000
0,000
0,003
0,000
Tiempo de
refrigeración
(horas)
0
4
8
20
26
31
44
52
68
74
Alcohol (%)
Promedio
Desviación típica
0,128 ab
0,143 a
0,116 ab
0,127 ab
0,120 ab
0,128 ab
0,093 b
0,152 a
0,018
0,052
0,005
0,017
0,018
0,017
0,005
0,003
*Valores con letras distintas entre tiempos para cada condición indican diferencias estadísticas, según la prueba Duncan, al 5%
36
Cenicafé, 62(2):23-40. 2011
Tabla 11. Promedios del contenido de alcohol del
mucílago de café, en cada tiempo de fermentación,
según la condición ambiente o refrigeración.
Alcohol (%)
Tiempo
(horas)
Refrigerado*
Ambiente
0
0,128 a
0,120 a
4
0,143 a
0,109 a
8
0,116 b
0,144 a
26
0,127 a
0,200 a
31
0,12 b
0,342 a
44
0,128 b
0,450 a
52
0,093 b
0,446 a
74
0,152 b
0,458 a
68
2.083 b
6.663 a
74
2.138 b
7.156 a
*Promedios con letras distintas entre condiciones indican
diferencias estadísticas, según la prueba T al 5%.
contenido de humedad de este material y el
bajo contenido de lípidos. Por consiguiente,
el mucílago de café no constituye una
buena fuente energética como alimento y
debe mezclarse con concentrados, como fue
demostrado en la alimentación de cerdos por
Garavito y Puerta (16).
A medida que aumentó el tiempo de
fermentación a temperatura ambiente, disminuyó
de forma significativa el aporte calórico del
mucílago, después de 52 horas, debido a la
transformación de los azúcares en ácidos que
tienen más bajo poder energético (Tabla 12).
El aporte calórico del mucílago se mantuvo
en el material refrigerado entre 36,8 y 46,2
cal/100 g.
Entre condiciones se observaron variaciones
significativas del aporte calórico por parte
de cada nutriente y el alcohol, desde las
44 horas, tiempo en el que se aportaron
menos calorías por los carbohidratos y
más por el alcohol, a condición ambiente
(Tablas 12 y 13).
Puede concluirse que:
• El mucílago de café fresco es un material
vegetal con alto contenido de agua, 85%
a 91%; los azúcares son los principales
componentes de su materia seca, 6,2% a
7,4%, conformados por 63% de azúcares
reductores. Esta composición química y las
levaduras y bacterias naturales del mucílago
explican su característica perecedera y la
ocurrencia natural de su fermentación a
temperatura ambiente.
• L a s p r i n c i p a l e s v a r i a c i o n e s e n l a
composición química del mucílago de
café durante la fermentacion son la
disminución de la concentración de los
azúcares, las producciones de ácidos y
etanol y la degradación de los lípidos.
No se observó relación entre la variación
de la concentración de los compuestos
pécticos del mucílago de café con el
tiempo de fermentación.
• La velocidad de las degradaciones durante
la fermentación del mucílago de café
depende de la temperatura externa y del
tiempo. A temperatura ambiente de 20,5°C
la disminución de azúcares es significativa
desde las 8 horas, la acidez desde las 8
horas y este valor se triplica a las 20 horas,
el etanol aumenta despúes de 20 horas y
los lípidos disminuyen desde las primeras
horas. Mientras que en refrigeración el
contenido de azúcares cambia después de
26 a 31 horas, la acidez después de 26
horas, el etanol no cambia y los lípidos
disminuyen más lentamente.
Cenicafé, 62(2):23-40. 2011
37
Tabla 12. Promedios de las calorías de 100 g de mucílago de café y del porcentaje de calorías aportadas por
los carbohidratos y por los alcoholes, según el tiempo de fermentación a temperatura ambiente.
Aporte calórico
Calorías aportadas por
carbohidratos (%)
Desviación
Promedio
típica
Calorías aportadas por
Alcohol (%)
Desviación
Promedio
típica
Tiempo de
fermentación
(horas)
Calorías
Desviación
típica
0
40,0 ab
4,0
85,7 a
0,7
2,2 c
0,5
4
42,1 ab
2,1
86,4 a
1,5
2,0 c
0,5
8
43,7 a
2,9
86,7 a
1,6
2,3 c
0,3
20
42,2 ab
6,7
85,2 a
2,0
3,4 c
0,8
26
38,5 ab
7,2
84,3 a
3,0
3,7 c
1,6
44
34,9 abc
6,6
78,3 b
3,6
9,2 b
1,7
52
32,2 bc
2,3
76,6 b
2,9
9,7 b
0,7
68
23,9 c
5,4
67,6 c
5,8
13,7 a
3,0
74
23,8 c
4,1
67,1 c
7,0
13,7 a
2,4
*Promedios con letras distintas entre tiempos para cada variable indican diferencias estadísticas, según la prueba Duncan al 5%.
Tabla 13. Promedios de las calorías totales del mucílago y el aporte de los carbohidratos, lípidos, proteínas y
alcoholes entre las condiciones ambiente y refrigerado a las 44 horas.
Calorías del mucílago de café a las 44 horas
Totales
Porcentaje aportado por carbohidratos
Porcentaje aportado por lípidos
Porcentaje aportado por proteínas
Porcentaje aportado por alcohol
Aporte calórico (Calorías)
Refrigerado*
Ambiente
43,5 a
87,0 a
2,5 a
8,5 b
2,0 b
34,9 a
78,3 b
1,5 b
11,0 a
9,2 a
*Valores con letras diferentes para cada variable entre condiciones indican diferencias estadísticas, según al prueba T al
5% de significancia
• La refrigeración, hasta por 24 a 30 horas,
a temperatura inferior a 8°C, resultó una
forma de conservación adecuada para
el mucílago de café y se recomienda
como método de almacenamiento de este
subproducto, para su posterior utilización
como sustrato de fermentación o en
otros procesos industriales o pecuarios, y
también como forma de conservación del
café despulpado hasta su procesamiento,
hasta por 20 horas.
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• La temperatura inferior a 8°C inhibe
el crecimiento y el metabolismo de las
levaduras y bacterias naturales del mucílago
de café y, por consiguiente, retrasa las
fermentaciones alcohólica y láctica.
• La información sobre la composición química
del mucílago de café fresco, fermentado y
refrigerado obtenida en esta investigación,
aporta al conocimiento sobre la cinética
química de la fermentación del café,
además, sobre métodos de conservación
del mucílago y también es aplicable para
estudios de factibilidad técnica de los
procesos agroindustriales que se puedan
desarrollar con este residuo del beneficio
del café.
AGRADECIMIENTOS
A Esther Cecilia Montoya R., Kevin A.
Hincapié V. y al personal de la Estación
Central Naranjal por el suministro de café.
Esta investigación fue financiada con recursos
de la Federación Nacional de Cafeteros y hace
parte de las actividades que se desarrollaron
en el proyecto QIN0800, Caracterización y
utilización del mucílago de café.
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